本文介绍了功率超声波碎石机换能系统,主要对它的测量方法及其匹配方式进行了探索和研究。依托强大的数学平台Mathcad,利用其优势,即良好的编程环境和交互界面来进行研究。希望通过对功率超声波换能系统进行电路的建模和分析,并且在医用功率超声波碎石样机中得到应用。功率超声波碎石机其工作频率在23KHz附近,功率在100W左右。工作部件是由压电陶瓷换能器、变幅杆和工作杆组成,能粉碎5毫米以下的肾结石,并且将粉碎以后的结石颗粒通过负压吸除。该功率超声波碎石机包括有:电源、驱动电路、控制电路和匹配电路等。为了提高该碎石机的性能和实用性,进行了大量的研究测试和改进,以达到最佳的效果。经过了对超声碎石系统反复的测量和研究之后,本课题准确的构建了功率超声波换能系统的电路模型,并获取了可靠的电路参数。经过对该电路模型的探索,得到了一种实用的功率超声波换能器的测量方法,还提出了一套行之有效的匹配方法。并且都先从理论上进行了反复的计算,包括电路的模型的准确性、电路稳态响应的一系列研究计算,在确保电路的可行性和可靠性的情况下,并将该套方法在一台医用功率超声波碎石样机上得到很好的应用。本课题解决的关键问题在于首先采用传统的匹配方法计算出了匹配电感,对匹配以后的电路进行相应的分析,在匹配超声波换能器以后建立电路的电流和电压的方程,发现传统的匹配方法很容易在超声波换能器的谐振点两边出现大电流的工作点。在一般情况下,当超声波换能器的工作状态处于谐振点附近时,超声波换能器上的电流最大,所以经常采用跟踪电流方法来追踪谐振点。那么在传统的匹配方法下,这种追踪谐振点的方法极易导致超声波换能器不在谐振点附近工作。这会产生很大的无功功率,使换能器发热很严重,这和广州医学院给出的反馈情况一样。很多厂家生产的超声波换能器匹配电源,虽然输出功率很大,但是超声波换能器的输出功率并不大,而超声波换能器自身的发热却十分严重。而本课题在对传统的匹配方法分析以后,提出了先固定谐振频率,再反过来求得能在此谐振频率上稳定工作的匹配电感的解决方法。本文又对这种方法的做了详细的理论分析和多次的实践实验设计,最终针对这种超声波换能器设计出了一台功率在100W左右,工作频率在22.27到22.45KHz左右的超声波碎石机。该超声波碎石机很好的克服了超声波换能器发热严重和超声波换能器使用寿命短的问题。